JP2020200194A - Manufacturing method of diamond substrate - Google Patents

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Toshihisa Ide
利久 井手
飯塚 幸彦
Yukihiko Iizuka
幸彦 飯塚
大嗣 堀内
Hiroshi Horiuchi
大嗣 堀内
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Yosuke Umezaki
陽介 梅崎
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Abstract

To provide a method for manufacturing a diamond substrate efficiently.SOLUTION: A manufacturing method of a diamond substrate includes following steps: a formation step, for forming a diamond layer on a support substrate to obtain a composite substrate; a processing step, for processing the composite substrate at an approximately same temperature as the support substrate in the formation step to obtain processed substrate; and a separation step, for separating the support substrate from the processed substrate, to thereby obtain a diamond substrate comprising the diamond layer.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ダイヤモンド基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a diamond substrate.

ダイヤモンドは、高い熱伝導率、高硬度、ワイドバンドギャップ、高い透明性などの優れた特性を有するため、熱拡散用途、加工用途、パワー半導体基板、高強度レーザー窓材などの材料として有用である。 Diamond has excellent properties such as high thermal conductivity, high hardness, wide bandgap, and high transparency, and is therefore useful as a material for heat diffusion applications, processing applications, power semiconductor substrates, high-intensity laser window materials, and the like. ..

その熱拡散用途において、ダイヤモンド多結晶体の表面に金属板を備えるダイヤモンドヒートシンクや熱拡散基板が知られている。これらは、デバイス実装プロセスに適合するよう、数mm角程度の適切なサイズで利用される。 In the heat diffusion application, a diamond heat sink and a heat diffusion substrate having a metal plate on the surface of a diamond polycrystal are known. These are used in an appropriate size of a few mm square to fit the device mounting process.

ダイヤモンドは種々の方法で人工的に製造される。例えば、特許文献1に開示されているような高温高圧法、特許文献2に開示されているようなCVD法による真空成膜などが挙げられる。また、特許文献3には、ダイヤモンドをレーザーカットにより成型加工する例が開示されている。 Diamonds are artificially produced by various methods. For example, a high-temperature and high-pressure method as disclosed in Patent Document 1, a vacuum film formation by a CVD method as disclosed in Patent Document 2, and the like can be mentioned. Further, Patent Document 3 discloses an example in which diamond is molded by laser cutting.

特開昭56−140017号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 56-140017 特表2004−503460号公報Japanese Patent Publication No. 2004-503460 特開2009−167070号公報JP-A-2009-167070

CVD法によるダイヤモンド基板の製造においては、(1)ダイヤモンドの原料ガスを熱やプラズマによって分解し、用意した支持基板上にダイヤモンド層を形成する、形成工程と、(2)当該形成工程で得られたダイヤモンド層と支持基板とを備える複合基板に、レーザーカットを施して適切なサイズに成型する、加工工程と、(3)成型後の複合基板から支持基板を分離してダイヤモンド層からなるダイヤモンド基板を得る、分離工程、とを行うのが一般的である。このような製造においては、大面積の支持基板上にダイヤモンド層を形成させ、加工工程を施すことで、ダイヤモンド層からなるダイヤモンド基板を大量に生産することが望まれている。 In the production of a diamond substrate by the CVD method, (1) the raw material gas of diamond is decomposed by heat or plasma to form a diamond layer on the prepared support substrate, and (2) the forming step is obtained. A processing process in which a composite substrate having a diamond layer and a support substrate is laser-cut and molded into an appropriate size, and (3) a diamond substrate composed of a diamond layer by separating the support substrate from the molded composite substrate. It is common to carry out the separation step and. In such production, it is desired to mass-produce a diamond substrate composed of a diamond layer by forming a diamond layer on a support substrate having a large area and performing a processing step.

一般的に、形成工程においては、支持基板上にダイヤモンド層を形成させる際に、当該支持基板を1000℃程度に加熱する必要がある。その結果、ダイヤモンド層と支持基板との熱膨張係数の不整合により応力が生じる。特に2インチを超えるような大型支持基板上にダイヤモンド層を形成した場合には、前述の応力の影響により、加工工程において、ダイヤモンド層と支持基板に反り、クラックなどが発生することがあり、その結果、歩留まりが低下するという問題がある。 Generally, in the forming step, when forming the diamond layer on the supporting substrate, it is necessary to heat the supporting substrate to about 1000 ° C. As a result, stress is generated due to the mismatch of the coefficient of thermal expansion between the diamond layer and the support substrate. In particular, when a diamond layer is formed on a large support substrate that exceeds 2 inches, the diamond layer and the support substrate may warp and cracks may occur in the processing process due to the influence of the above-mentioned stress. As a result, there is a problem that the yield is lowered.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、効率的なダイヤモンド基板の製造方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an efficient method for manufacturing a diamond substrate.

上記課題を解決すべく、本発明者らは、鋭意検討を重ねた。その結果、ダイヤモンド基板層と支持基板とを備える複合基板に、所定の条件下で加工することで、加工後の複合基板における反りの抑制や、クラックを低減させることができることを見出し、本発明を完成させた。 In order to solve the above problems, the present inventors have made extensive studies. As a result, they have found that by processing a composite substrate having a diamond substrate layer and a support substrate under predetermined conditions, it is possible to suppress warpage and reduce cracks in the composite substrate after processing, and the present invention has been made. It was completed.

すなわち、本発明は以下の各発明を含む。
[発明1]
以下の各工程を含む、ダイヤモンド基板の製造方法。
支持基板上にダイヤモンド層を形成して複合基板とする、形成工程;
複合基板を、形成工程における支持基板と略同一温度下で加工して被加工基板とする、加工工程;
被加工基板から支持基板を分離して、ダイヤモンド層からなるダイヤモンド基板を得る、分離工程。
[発明2]
形成工程をCVD法により行う、発明1に記載の方法。
[発明3]
形成工程を500〜1300℃の支持基板温度で行う、発明1または2に記載の方法。
[発明4]
加工工程における加工温度が、形成工程における支持基板温度に対して±200℃以内である、発明1〜3のいずれかに記載の方法。
[発明5]
加工工程における加工温度が、形成工程における支持基板温度に対して±50℃以内である、発明1〜4のいずれかに記載の方法。
[発明6]
加工として、複合基板のダイヤモンド層もしくはダイヤモンド層と支持基板の両方に、少なくともレーザーカットを施す、発明1〜5のいずれかに記載の方法。
[発明7]
支持基板の材質が、グラファイト、ダイヤモンド、シリコン、炭化珪素、窒化アルミニウム、サファイア、銅、ニッケル、窒化珪素、アルミナ、モリブデン、ニオブ、タングステン、アルミニウム、チタンおよび酸化ガリウムからなる群より選ばれる少なくとも一種である、発明1〜6のいずれかに記載の方法。
[発明8]
形成工程において、ダイヤモンド層を形成するための原料ガスとして、水素、炭素原子を含むガス、NFガスの混合ガスを用い、
該原料ガスが、該原料ガスの全量に対して水素を50〜99.99vol%、該水素に対して、炭素原子を含むガスを0.01〜50vol%、及び該炭素原子を含むガスに対して、NFガスを0.001〜1vol%含有する、請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
[発明9]
以下の各工程を含む、ダイヤモンド層と支持基板とを備える被加工基板の製造方法。
支持基板上にダイヤモンド層を形成して複合基板とする、形成工程;
複合基板を、形成工程における支持基板と略同一温度下で加工して被加工基板とする、加工工程。
That is, the present invention includes the following inventions.
[Invention 1]
A method for manufacturing a diamond substrate, which includes the following steps.
A forming process in which a diamond layer is formed on a support substrate to form a composite substrate;
A processing process in which a composite substrate is processed at substantially the same temperature as the support substrate in the forming process to obtain a substrate to be processed;
A separation process in which a support substrate is separated from a substrate to be processed to obtain a diamond substrate composed of a diamond layer.
[Invention 2]
The method according to invention 1, wherein the forming step is performed by a CVD method.
[Invention 3]
The method according to invention 1 or 2, wherein the forming step is performed at a support substrate temperature of 500 to 1300 ° C.
[Invention 4]
The method according to any one of Inventions 1 to 3, wherein the processing temperature in the processing step is within ± 200 ° C. with respect to the support substrate temperature in the forming process.
[Invention 5]
The method according to any one of Inventions 1 to 4, wherein the processing temperature in the processing step is within ± 50 ° C. with respect to the support substrate temperature in the forming step.
[Invention 6]
The method according to any one of inventions 1 to 5, wherein at least laser cutting is applied to the diamond layer or both the diamond layer and the support substrate of the composite substrate as processing.
[Invention 7]
The material of the support substrate is at least one selected from the group consisting of graphite, diamond, silicon, silicon carbide, aluminum nitride, sapphire, copper, nickel, silicon nitride, alumina, molybdenum, niobium, tungsten, aluminum, titanium and gallium oxide. The method according to any one of the inventions 1 to 6.
[Invention 8]
In the forming step, a mixed gas of hydrogen, a gas containing carbon atoms, and an NF 3 gas is used as a raw material gas for forming the diamond layer.
The raw material gas contains 50 to 99.99 vol% of hydrogen with respect to the total amount of the raw material gas, 0.01 to 50 vol% of gas containing carbon atoms with respect to the hydrogen, and gas containing the carbon atoms. The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the method contains 0.001 to 1 vol% of NF 3 gas.
[Invention 9]
A method for manufacturing a substrate to be processed, which includes a diamond layer and a support substrate, including the following steps.
A forming process in which a diamond layer is formed on a support substrate to form a composite substrate;
A processing process in which a composite substrate is processed at substantially the same temperature as the support substrate in the forming process to obtain a substrate to be processed.

本発明によれば、加工後の複合基板における反りの抑制や、クラックを低減させることができるため、高い良品率を示す。したがって、本発明は、効率的なダイヤモンド基板の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress warpage and reduce cracks in the composite substrate after processing, so that a high non-defective rate is exhibited. Therefore, the present invention can provide an efficient method for manufacturing a diamond substrate.

本発明の実施例及び比較例の、N/Cに対する成長速度をプロットした図である。It is a figure which plotted the growth rate with respect to N / C of an Example and a comparative example of this invention.

以下、本発明について説明する。本発明は以下の実施態様に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施態様に対し適宜変更、改良が加えられたものも本発明に含まれるものとして扱われる。 Hereinafter, the present invention will be described. The present invention is not limited to the following embodiments, and the following embodiments have been appropriately modified or improved based on the ordinary knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Is also treated as included in the present invention.

本発明に係るダイヤモンド基板の製造方法(以下、「本発明に係る方法」と呼ぶことがある。)は、以下の各工程を含む;
支持基板上にダイヤモンド層を形成して複合基板とする、形成工程;
複合基板を、形成工程における支持基板と略同一温度下で加工して被加工基板とする、加工工程;
被加工基板から支持基板を分離して、ダイヤモンド層からなるダイヤモンド基板を得る、分離工程。
The method for producing a diamond substrate according to the present invention (hereinafter, may be referred to as "method according to the present invention") includes the following steps;
A forming process in which a diamond layer is formed on a support substrate to form a composite substrate;
A processing process in which a composite substrate is processed at substantially the same temperature as the support substrate in the forming process to obtain a substrate to be processed;
A separation process in which a support substrate is separated from a substrate to be processed to obtain a diamond substrate composed of a diamond layer.

[形成工程]
形成工程においては、支持基板上にダイヤモンド層を成長させて形成する。これにより、支持基板上にダイヤモンド層を備える複合基板が得られる。
[Formation process]
In the forming step, a diamond layer is grown and formed on the support substrate. As a result, a composite substrate having a diamond layer on the support substrate can be obtained.

支持基板の材質は、該支持基板上にダイヤモンド層を形成させることができるものであれば特に限定されない。例えば、カーボン類、金属、合金、セラミックス、セラミックス−金属等が挙げられる。より具体的には、グラファイト、ダイヤモンド、シリコン、炭化珪素、窒化アルミニウム、サファイア、銅、ニッケル、窒化珪素、アルミナ、モリブデン、ニオブ、タングステン、アルミニウム、チタン、酸化ガリウム等が挙げられるが、これらに限定されない。また、これらは単種類であってもよいし、二種以上を含んでいてもよい。また、いくつかの態様において、支持基板は、複数の層からなる積層基板であってもよく、例えば、前述の材質からなる第一の層と、第一の層とは別の材質からなる第二の層とからなる複層基板であってもよい。 The material of the support substrate is not particularly limited as long as the diamond layer can be formed on the support substrate. For example, carbons, metals, alloys, ceramics, ceramics-metals and the like can be mentioned. More specific examples include, but are limited to, graphite, diamond, silicon, silicon carbide, aluminum nitride, sapphire, copper, nickel, silicon nitride, alumina, molybdenum, niobium, tungsten, aluminum, titanium, gallium oxide and the like. Not done. Further, these may be a single type or may contain two or more types. Further, in some embodiments, the support substrate may be a laminated substrate composed of a plurality of layers, for example, a first layer made of the above-mentioned material and a first layer made of a material different from the first layer. It may be a multi-layer substrate composed of two layers.

いくつかの態様において、支持基板としては、以下の材質が例示できるがこれらに限定されない:
グラファイト;ダイヤモンド;シリコン;炭化珪素;アルミニウム−炭化珪素;マグネシウム−炭化珪素;窒化アルミニウム単結晶;窒化アルミニウムセラミックス;サファイア;銅;銅−タングステン合金;銅−モリブデン合金;銅−炭素合金;ニッケル;ニッケル−炭素合金;窒化珪素;アルミナ;モリブデン;タングステン;アルミニウム;アルミニウム−炭素合金;チタン。
In some embodiments, the supporting substrate may include, but is not limited to, the following materials:
Graphite; diamond; silicon; silicon carbide; aluminum-silicon carbide; magnesium-silicon carbide; aluminum nitride single crystal; aluminum nitride ceramics; sapphire; copper; copper-tungsten alloy; copper-molybdenum alloy; copper-carbon alloy; nickel; nickel -Carbon alloy; silicon nitride; alumina; molybdenum; tungsten; aluminum; aluminum-carbon alloy; titanium.

いくつかの態様において、好ましい支持基板としては、以下の材質が例示できる;
シリコン;炭化珪素;アルミニウム−炭化珪素;窒化アルミニウム;サファイア;銅−タングステン合金;銅−モリブデン合金;銅−炭素合金;窒化珪素;アルミナ;モリブデン;タングステン;アルミニウム;チタン。
In some embodiments, the following materials can be exemplified as preferred support substrates;
Silicon; silicon carbide; aluminum-silicon carbide; aluminum nitride; sapphire; copper-tungsten alloy; copper-molybdenum alloy; copper-carbon alloy; silicon nitride; alumina; molybdenum; tungsten; aluminum; titanium.

支持基板の形状は特に限定されず、例えば、円形状や方形であっても良い。また、支持基板のサイズは特に限定されない。いくつかの態様において、支持基板が円形の場合は、大型化という観点から、支持基板の直径は2インチ以上であることが好ましく、3インチ以上であることがより好ましく、6インチ以上であることが特に好ましい。直径の上限値は特に限定されないが、実用上の観点から10インチ以下が好ましく、8インチ以下が特に好ましい。いくつかの態様において、支持基板が方形の場合は、大型化という観点から、50mm×50mm以上であることが好ましく、75mm×75mm以上であることがより好ましく、寸法の上限値は200mm×200mm以下が好ましいが、これらに限定されない。また、いくつかの態様において、支持基板の厚みの下限値は、0.05mm以上であることが好ましく、0.2mm以上であることがより好ましく、0.4mm以上であることが特に好ましい。厚みの上限値は、5mm以下であることが好ましく、3mm以下であることがより好ましく、1.5mm以下であることが特に好ましい。 The shape of the support substrate is not particularly limited, and may be, for example, a circular shape or a square shape. Further, the size of the support substrate is not particularly limited. In some embodiments, when the support substrate is circular, the diameter of the support substrate is preferably 2 inches or more, more preferably 3 inches or more, and 6 inches or more from the viewpoint of upsizing. Is particularly preferable. The upper limit of the diameter is not particularly limited, but from a practical point of view, 10 inches or less is preferable, and 8 inches or less is particularly preferable. In some embodiments, when the support substrate is square, it is preferably 50 mm × 50 mm or more, more preferably 75 mm × 75 mm or more, and the upper limit of the dimensions is 200 mm × 200 mm or less from the viewpoint of increasing the size. Is preferable, but the present invention is not limited to these. Further, in some embodiments, the lower limit of the thickness of the support substrate is preferably 0.05 mm or more, more preferably 0.2 mm or more, and particularly preferably 0.4 mm or more. The upper limit of the thickness is preferably 5 mm or less, more preferably 3 mm or less, and particularly preferably 1.5 mm or less.

形成工程において、支持基板上にダイヤモンド層を成長させる方法は特に限定されず、公知の方法が利用できる。具体例としては、パルスレーザ蒸着法(PLD法)や、化学気相蒸着法(CVD法)等の気相成長法等を用いることが好ましいが、これらに限定されない。支持基板上にダイヤモンド層を成長させる際に、支持基板の加熱を伴う成長方法が好適である。 In the forming step, the method for growing the diamond layer on the support substrate is not particularly limited, and a known method can be used. As a specific example, it is preferable to use a gas phase growth method such as a pulse laser vapor deposition method (PLD method) or a chemical vapor deposition method (CVD method), but the method is not limited thereto. When the diamond layer is grown on the support substrate, a growth method involving heating of the support substrate is preferable.

形成工程において、支持基板にはあらかじめ、一般的に施される前処理を施すことが好ましい。この前処理としては、例えば、支持基板の洗浄、乾燥や、ダイヤモンドの種結晶の配置などが挙げられるが、これらに限定されない。ダイヤモンド以外の材質の支持基板を用いる場合、支持基板上に種結晶を配置することによって、ダイヤモンドの核形成を促進させることが可能である。ダイヤモンドの種結晶の配置は既存の方法を用いればよく、例えばダイヤモンドパウダーを用いて有機溶剤中で超音波処理を行う方法、ダイヤモンドパウダーを用いて機械的に研磨処理を行う方法、支持基板上にPtやIrなどをヘテロエピタキシャル成長させた中間膜(中間層)を形成し、該中間膜(中間層)上に種結晶を配置する方法等が知られている。上記のような処理を経ることによって、支持基板上に微細なダイヤモンド粒子が埋め込まれ、当該粒子が種結晶となってダイヤモンド層の形成を促進すると考えられている。種結晶を配置した後、支持基板は水やアルコール等で洗浄し、乾燥してからダイヤモンド層の形成に供することが好ましい。なお、材質がダイヤモンドの支持基板を用いる場合は、上記のような種結晶の配置を必ずしも行わなくともよい。 In the forming step, it is preferable that the support substrate is subjected to a pretreatment generally applied in advance. Examples of this pretreatment include, but are not limited to, cleaning and drying of the support substrate and arrangement of diamond seed crystals. When a support substrate made of a material other than diamond is used, it is possible to promote the nucleation of diamond by arranging the seed crystal on the support substrate. The existing method may be used for arranging the seed crystals of diamond, for example, a method of performing sonication in an organic solvent using diamond powder, a method of mechanically polishing using diamond powder, or a method of mechanically polishing on a support substrate. A method of forming an intermediate film (intermediate layer) obtained by heteroepitaxially growing Pt, Ir, or the like and arranging a seed crystal on the intermediate film (intermediate layer) is known. It is considered that by undergoing the above treatment, fine diamond particles are embedded on the support substrate, and the particles become seed crystals to promote the formation of the diamond layer. After arranging the seed crystals, it is preferable that the support substrate is washed with water, alcohol or the like, dried, and then subjected to the formation of a diamond layer. When a support substrate made of diamond is used, it is not always necessary to arrange the seed crystals as described above.

PLD法では、例えば、酸素雰囲気下あるいは水素雰囲気下でグラファイト、アモルファスカーボン又はダイヤモンドを含有するターゲットに対し、レーザースパッタリングを行ってターゲットから炭素を飛散させ、支持基板上にダイヤモンド層を成長させる。炉内圧力、支持基板の温度、ターゲットと支持基板との間の距離は特に限定されない。通常、炉内圧力は1×10−4Pa〜100Pa、支持基板の温度は300〜1000℃、ターゲットと支持基板との間の距離は10mm〜100mmであるが、これらに限定されない。 In the PLD method, for example, a target containing graphite, amorphous carbon, or diamond is subjected to laser sputtering under an oxygen atmosphere or a hydrogen atmosphere to disperse carbon from the target, and a diamond layer is grown on a support substrate. The pressure inside the furnace, the temperature of the support substrate, and the distance between the target and the support substrate are not particularly limited. Generally, the pressure in the furnace is 1 × 10 -4 Pa to 100 Pa, the temperature of the support substrate is 300 to 1000 ° C., and the distance between the target and the support substrate is 10 mm to 100 mm, but the pressure is not limited thereto.

CVD法では、例えば、CVD成長炉内に支持基板を配置し、該支持基板上にダイヤモンドを成長させる。成長方法は特に限定されず、例えば、直流プラズマCVD法、熱フィラメントCVD法、マイクロ波プラズマCVD法、高周波プラズマCVD法、燃焼炎法、アークジェット法、プラズマジェット法等が利用可能である。 In the CVD method, for example, a support substrate is placed in a CVD growth furnace, and diamond is grown on the support substrate. The growth method is not particularly limited, and for example, a DC plasma CVD method, a hot filament CVD method, a microwave plasma CVD method, a high frequency plasma CVD method, a combustion flame method, an arc jet method, a plasma jet method and the like can be used.

CVD法において、原料ガスとして水素と、炭素原子を含むガスを使用する。一般的には、水素とともに、炭素原子を含むガスとして、CH、C、C、C、Cなどの炭化水素や、メタノール、エタノールなどのアルコールや、COやアセトンなどの炭素原子含有化合物を使用する。これらの原料ガスは別々にCVD成長炉内に供してもよいし、混合して供してもよい。また、必要に応じて、原料ガスには窒素源ガス、酸素、ハロゲンガスが含まれてもよい。 In the CVD method, hydrogen and a gas containing carbon atoms are used as raw material gases. Generally, along with hydrogen, as a gas containing carbon atoms, hydrocarbons such as CH 4 , C 2 H 2 , C 2 H 4 , C 2 H 6 , C 3 H 8 and alcohols such as methanol and ethanol are used. , Use carbon atom-containing compounds such as CO and acetone. These raw material gases may be separately provided in the CVD growth furnace or may be mixed and provided. Further, if necessary, the raw material gas may include a nitrogen source gas, oxygen, and a halogen gas.

本発明の一態様において、原料ガスに窒素源ガスを含み、該窒素源ガスとしてNFを用いる。NFガスを用いることによって、ダイヤモンドの成長速度を速くすることができる。この場合、原料ガスの全量に対して水素を50〜99.99vol%、該水素に対して、炭素原子を含むガスを0.01〜50vol%、及び該炭素原子を含むガスに対して、NFガスを0.001〜1vol%、より好ましくは0.01〜1vol%、含有することが好ましい。 In one aspect of the present invention, the raw material gas contains a nitrogen source gas, and NF 3 is used as the nitrogen source gas. By using NF 3 gas, the growth rate of diamond can be increased. In this case, hydrogen is 50 to 99.99 vol% of the total amount of the raw material gas, 0.01 to 50 vol% of the gas containing a carbon atom is relative to the hydrogen, and NF is obtained with respect to the gas containing the carbon atom. It is preferable to contain 3 gas in an amount of 0.001 to 1 vol%, more preferably 0.01 to 1 vol%.

CVD法において、炉内圧力、支持基板の温度は特に限定されない。通常、炉内圧力は約1×10Pa〜約1×10Pa、支持基板の温度は500〜1300℃に保ち、原料ガスを該支持基板上に供してダイヤモンドを成長させる(形成する)。いくつかの態様において、マイクロ波プラズマCVD法によるダイヤモンド層の成長(形成)は、発生させたプラズマによる加熱で支持基板を500〜1300℃に保ち、支持基板上に活性種を堆積させて、ダイヤモンドを成長(形成)させる。 In the CVD method, the pressure inside the furnace and the temperature of the support substrate are not particularly limited. Normally, the pressure inside the furnace is maintained at about 1 × 10 3 Pa to about 1 × 10 5 Pa, the temperature of the support substrate is maintained at 500 to 1300 ° C., and the raw material gas is applied onto the support substrate to grow (form) diamond. .. In some embodiments, the growth (formation) of a diamond layer by microwave plasma CVD is performed by heating the generated plasma to keep the support substrate at 500-1300 ° C. and depositing active species on the support substrate to deposit diamond. To grow (form).

形成工程により、支持基板上にダイヤモンド層が形成され、ダイヤモンド層と支持基板とを備える複合基板が得られる。 By the forming step, a diamond layer is formed on the support substrate, and a composite substrate including the diamond layer and the support substrate can be obtained.

[加工工程]
加工工程においては、ダイヤモンド層と支持基板とを備える複合基板を、形成工程における支持基板と略同一温度下で加工して被加工基板とする。この略同一温度は、形成工程で形成されたダイヤモンド層の厚みや、支持基板とダイヤモンドの熱膨張係数差にも依存するが、通常、形成工程における支持基板温度の±200℃以内であり、好ましくは±100℃以内であり、より好ましくは±50℃以内である。
[Processing process]
In the processing process, the composite substrate provided with the diamond layer and the support substrate is processed at substantially the same temperature as the support substrate in the forming process to obtain a substrate to be processed. This substantially same temperature depends on the thickness of the diamond layer formed in the forming step and the difference in the coefficient of thermal expansion between the supporting substrate and the diamond, but is usually within ± 200 ° C. of the supporting substrate temperature in the forming step, which is preferable. Is within ± 100 ° C, more preferably within ± 50 ° C.

加工工程は、形成工程後に行ってもよいし、形成工程とともに行ってもよいし、あるいは、形成工程とともに加工工程を行い、形成工程後に加工をさらに行ってもよい。また、いくつかの態様において、形成工程で得られた複合基板に反りが生じるのを抑制するために、形成工程後、加工工程を行うまでの間と、加工工程を行う間は、支持基板温度を形成工程における支持基板温度と略同一温度に保持する(例えば、形成工程における支持基板温度の±200℃以内、好ましくは±100℃以内、より好ましくは±50℃以内に保持する)ことが好ましい。形成工程と加工工程は、同一の装置内で行ってもよいし、別々の装置内で行ってもよいが、効率性や略同一温度保持の容易性の観点から、同一の装置内で行うことが好ましい。また、いくつかの態様において、形成工程と加工工程を同一の装置内で行う場合であって、特に加工としてレーザーカットを施す場合には、後述のCVD装置を用いることが好ましい。 The processing step may be performed after the forming step, may be performed together with the forming step, or the processing step may be performed together with the forming step, and further processing may be performed after the forming step. Further, in some embodiments, in order to suppress warpage of the composite substrate obtained in the forming step, the temperature of the supporting substrate is set after the forming step until the processing step and during the processing step. Is preferably maintained at substantially the same temperature as the support substrate temperature in the forming step (for example, kept within ± 200 ° C., preferably within ± 100 ° C., more preferably within ± 50 ° C. of the supporting substrate temperature in the forming step). .. The forming process and the processing process may be performed in the same device or in separate devices, but from the viewpoint of efficiency and ease of maintaining substantially the same temperature, they should be performed in the same device. Is preferable. Further, in some embodiments, when the forming step and the processing step are performed in the same apparatus, and particularly when laser cutting is performed as the processing, it is preferable to use the CVD apparatus described later.

この加工により、複合基板のダイヤモンド層、もしくは複合基板のダイヤモンド層と支持基板の両方が細分化される。細分化する方法は特に限定されず、公知の方法を採用することができる。いくつかの態様において、この加工として、複合基板のダイヤモンド層、もしくは複合基板のダイヤモンド層と支持基板の両方に、少なくともレーザーカットを施す。 By this processing, the diamond layer of the composite substrate or both the diamond layer of the composite substrate and the support substrate are subdivided. The method of subdividing is not particularly limited, and a known method can be adopted. In some embodiments, the process involves at least laser cutting the diamond layer of the composite substrate, or both the diamond layer and the support substrate of the composite substrate.

いくつかの態様において、複合基板のダイヤモンド層、あるいは、複合基板のダイヤモンド層と支持基板の両方にレーザーを入射して、所望のサイズ、形状にカットする。 In some embodiments, the laser is incident on the diamond layer of the composite substrate, or both the diamond layer and the support substrate of the composite substrate, to cut into a desired size and shape.

レーザーカットに用いるレーザーは、ダイヤモンド膜を細分化するのに十分な出力と適切な波長を備えていれば特に限定されない。レーザーの性能維持の観点からは、固体レーザーが好ましく、カッティングの効率の点では短波長レーザーが好ましい。また、比較的低出力でダイヤモンド膜を切断でき、支持基板にダメージが入り難いことから、パルスレーザーが好ましい。いくつかの態様において、好ましいレーザーとしては、Nd:ファイバーレーザー、Nd:YAGレーザー、Nd:YVO4レーザー、高出力半導体レーザーおよびその第二高調波、第三高調波、第四高調波等が挙げられる。 The laser used for laser cutting is not particularly limited as long as it has a sufficient output and an appropriate wavelength for subdividing the diamond film. From the viewpoint of maintaining the performance of the laser, a solid-state laser is preferable, and from the viewpoint of cutting efficiency, a short-wavelength laser is preferable. Further, a pulse laser is preferable because it can cut the diamond film with a relatively low output and the support substrate is not easily damaged. In some embodiments, preferred lasers include Nd: fiber laser, Nd: YAG laser, Nd: YVO4 laser, high power semiconductor laser and its second harmonic, third harmonic, fourth harmonic and the like. ..

パルス幅としては、光学系の構築が比較的容易であり、レーザー光源も安価であることから、例えば、10fsもしくは50fsを下限とし、1ms、100nsもしくは500psを上限とする。具体的には、10fs以上1ms以下が好ましく、50fs以上100ns以下が特に好ましい。平均出力は、光学系や波長にも依存するので一概にはいえないが、基本波出力として10W以上が好ましい。パルスの繰返し速度はレーザーシステムなどに依存するため一概には規定できないが、1kHz以上、100MHz以下が好ましい。 As for the pulse width, since the construction of the optical system is relatively easy and the laser light source is inexpensive, for example, the lower limit is 10 fs or 50 fs, and the upper limit is 1 ms, 100 ns or 500 ps. Specifically, it is preferably 10 fs or more and 1 ms or less, and particularly preferably 50 fs or more and 100 ns or less. The average output depends on the optical system and wavelength, so it cannot be said unconditionally, but the fundamental wave output is preferably 10 W or more. Since the pulse repetition rate depends on the laser system and the like, it cannot be unconditionally specified, but 1 kHz or more and 100 MHz or less are preferable.

レーザーのスキャンには、光学系の機械的平行移動やガルバノミラーなどのスキャン光学系を適宜用いることができる。ガルバノミラーを用いる場合は、集光光学系にfθレンズまたは相応する反射光学系を用いることが好ましい。 For laser scanning, mechanical translation of the optical system or a scanning optical system such as a galvano mirror can be appropriately used. When a galvano mirror is used, it is preferable to use an fθ lens or a corresponding catadioptric system for the condensing optical system.

ダイヤモンド層を形成しながらレーザーカットする場合は、継続するダイヤモンド層の形成によって、カット後の切断面に空洞や欠陥が生じることがあるため、適切な時間間隔で同じ場所を再カットすることが好ましい。このためには、レーザーを比較的高速でスキャンして行くことが好ましい。ダイヤモンド層の形成速度は、一般的には数十μm/h以内であることから、同じ場所を再カットする場合の時間間隔は数時間以内、好ましくは1時間以内、より好ましくは30分以内である。 When laser cutting while forming a diamond layer, it is preferable to recut the same place at appropriate time intervals because the continuous formation of the diamond layer may cause cavities and defects in the cut surface after cutting. .. For this purpose, it is preferable to scan the laser at a relatively high speed. Since the formation rate of the diamond layer is generally within several tens of μm / h, the time interval when recutting the same place is within several hours, preferably within one hour, more preferably within 30 minutes. is there.

カッティング速度を向上させるために、複数台のレーザーを用いたり、大出力のレーザーを複数のビームラインに分割して照射してもよい。 In order to improve the cutting speed, a plurality of lasers may be used, or a high-power laser may be divided into a plurality of beam lines and irradiated.

この加工において、レーザーカットによりダイヤモンド層の平面方向と厚み方向に切り込みを入れる。厚み方向への切り込みは、ダイヤモンド層の一部または全部にまで達してもよいし、ダイヤモンド層を貫通して、支持基板の一部または全部にまで達してもよい。例えば、いくつかの態様において、厚み方向への切り込みは、ダイヤモンド層の厚みの半分以上、8割以上、9割以上、あるいは、全部に達する。また、別のいくつかの態様において、厚み方向への切り込みは、ダイヤモンド層を貫通するとともに、支持基板の厚みの1割以下、3割以下、5割以下、7割以下、8割以下、9割以下、あるいは、全部に達する。 In this processing, a cut is made in the plane direction and the thickness direction of the diamond layer by laser cutting. The cut in the thickness direction may reach a part or all of the diamond layer, or may penetrate the diamond layer and reach a part or all of the support substrate. For example, in some embodiments, the notch in the thickness direction reaches half or more, 80% or more, 90% or more, or all of the thickness of the diamond layer. Further, in some other aspects, the notch in the thickness direction penetrates the diamond layer and is 10% or less, 30% or less, 50% or less, 70% or less, 80% or less, 9 of the thickness of the support substrate. Less than a percentage, or all.

被加工基板のサイズは、特に限定されない。形成工程で形成されたダイヤモンド層のサイズにもよるが、通常は2500mm以下であり、下限は特に限定されないが、通常25mm以上である(例えば、2500mm、900mm、100mm、25mm)。いくつかの態様において、被加工基板のサイズは、5mm角〜50mm角である(例えば、5mm角、10mm角、30mm角、50mm角)。被加工基板の厚みについては、ダイヤモンド層の厚みで、通常0.01mm以上であり、上限は特に限定されないが、通常1.5mm程度である(例えば、0.01mm、0.03mm、0.05mm、0.1mm、0.3mm、0.5mm、1mm、1.5mm)。いくつかの態様において、被加工基板の厚みは、ダイヤモンド層と支持基板の両方の厚みで、通常0.1mm〜1mmである(例えば、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、1mm)。 The size of the substrate to be processed is not particularly limited. Although it depends on the size of the diamond layer formed in the forming step, it is usually 2500 mm 2 or less, and the lower limit is not particularly limited, but is usually 25 mm 2 or more (for example, 2500 mm 2 , 900 mm 2 , 100 mm 2 , 25 mm 2). ). In some embodiments, the size of the substrate to be machined is 5 mm square to 50 mm square (eg, 5 mm square, 10 mm square, 30 mm square, 50 mm square). The thickness of the substrate to be processed is the thickness of the diamond layer, which is usually 0.01 mm or more, and the upper limit is not particularly limited, but is usually about 1.5 mm (for example, 0.01 mm, 0.03 mm, 0.05 mm). , 0.1 mm, 0.3 mm, 0.5 mm, 1 mm, 1.5 mm). In some embodiments, the thickness of the substrate to be machined is typically 0.1 mm to 1 mm (eg, 0.1 mm, 0.2 mm, 0.3 mm, 0.4 mm) for both the diamond layer and the support substrate. , 0.5 mm, 0.6 mm, 0.7 mm, 0.8 mm, 1 mm).

いくつかの態様において、被加工基板の温度を降下させる。この温度降下速度は、特に限定されるものではないが、好ましくは20℃/hr〜500℃/hrであり、より好ましくは100℃/hr〜300℃/hrである。この速度であれば熱衝撃によるクラックが発生し難く、また、適度な製造効率を示す。 In some embodiments, the temperature of the substrate to be processed is lowered. The temperature drop rate is not particularly limited, but is preferably 20 ° C./hr to 500 ° C./hr, and more preferably 100 ° C./hr to 300 ° C./hr. At this speed, cracks due to thermal shock are unlikely to occur, and the production efficiency is moderate.

被加工基板は、後述の分離工程に供してもよいし、そのまま種々の用途に供してもよいし、目的に応じてメタライズ加工やダイシングを行ったり、ダイヤモンド層の表面を研磨して平滑化させてもよい。本発明の方法により、被加工基板の反りが抑制されているため、研磨機に固定する際の応力が低くなり、平面度や平滑度が向上する。また、いくつかの態様において、被加工基板は、熱拡散基板として用いることができる。また、いくつかの態様において、被加工基板のダイヤモンド層に、銅板や窒化アルミニウムセラミックス基板などの高熱伝導率材料を貼ることもできる。 The substrate to be processed may be subjected to a separation step described later, may be used as it is for various purposes, may be metallized or diced according to the purpose, or the surface of the diamond layer may be polished and smoothed. You may. Since the warp of the substrate to be processed is suppressed by the method of the present invention, the stress at the time of fixing to the polishing machine is reduced, and the flatness and smoothness are improved. Further, in some embodiments, the substrate to be processed can be used as a heat diffusion substrate. Further, in some embodiments, a high thermal conductivity material such as a copper plate or an aluminum nitride ceramic substrate can be attached to the diamond layer of the substrate to be processed.

[分離工程]
分離工程においては、被加工基板から支持基板を分離する。これにより、ダイヤモンド層からなるダイヤモンド基板が得られる。支持基板の分離は公知の方法で行うことができる。いくつかの態様において、支持基板の分離は、ダイヤモンド層と支持基板の接面に機械的に力を加えることで行うことができ、また、他にも電気化学的にエッチングする方法によっても行うことができる。
[Separation process]
In the separation step, the support substrate is separated from the substrate to be processed. As a result, a diamond substrate composed of a diamond layer can be obtained. The support substrate can be separated by a known method. In some embodiments, the separation of the support substrate can be performed by mechanically applying force to the contact surface between the diamond layer and the support substrate, or by other methods of electrochemical etching. Can be done.

分離して得られたダイヤモンド層からなるダイヤモンド基板は、目的に応じてメタライズ加工やダイシングを行ったり、ダイヤモンド層の表面を研磨して平滑化させてもよい。また、いくつかの態様において、ダイヤモンド基板は、熱拡散基板として用いることができる。また、いくつかの態様において、ダイヤモンド基板に、銅板や窒化アルミニウムセラミックス基板などの高熱伝導率材料を貼り合わせることもできる。 The diamond substrate composed of the diamond layers obtained by separation may be metallized or diced according to the purpose, or the surface of the diamond layer may be polished and smoothed. Also, in some embodiments, the diamond substrate can be used as a heat diffusion substrate. Further, in some embodiments, a high thermal conductivity material such as a copper plate or an aluminum nitride ceramic substrate can be attached to the diamond substrate.

以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on Examples, but the present invention is not limited thereto.

本実施例において、次のようにして複合基板の良品率を算出した:レーザーカットした複合基板をダイシングし、ダイシング後の複合基板1枚あたりの反り量が30μm以下で、かつ、ダイシングによる割れ、欠けが見られないものを良品と判定し、この良品の枚数を、ダイシング後の複合基板の総数で除して、百分率で表した。また、ダイシング後の複合基板の反り量の総和をダイシング後の複合基板の総数で除したものを「平均反り量」として算出した。 In this embodiment, the non-defective rate of the composite substrate was calculated as follows: the laser-cut composite substrate was diced, the amount of warpage per composite substrate after dicing was 30 μm or less, and cracking due to dicing. Those with no chips were judged to be non-defective products, and the number of non-defective products was divided by the total number of composite substrates after dicing and expressed as a percentage. Further, the sum of the warpage amount of the composite substrate after dicing divided by the total number of composite substrates after dicing was calculated as the "average warp amount".

ここで言う「反り量」とは、レーザーカットした複合基板をダイシングし、ダイシング後の複合基板において、支持基板側の表面における最高点と最低点の差で表される。ダイシング後の複合基板の反り量は、支持基板側の表面について、三次元形状測定を行うことで測定可能である。本実施例では、非接触三次元測定装置(三鷹光器株式会社製:NH−3N)を用いてダイシング後の複合基板の反り量を測定した。 The "warp amount" referred to here is represented by the difference between the highest point and the lowest point on the surface on the support substrate side in the composite substrate after dicing the laser-cut composite substrate. The amount of warpage of the composite substrate after dicing can be measured by performing a three-dimensional shape measurement on the surface on the support substrate side. In this example, the amount of warpage of the composite substrate after dicing was measured using a non-contact three-dimensional measuring device (manufactured by Mitaka Kohki Co., Ltd .: NH-3N).

1.複合基板の製造 1. 1. Manufacture of composite substrates

[実施例1−1]
支持基板として、2インチφのシリコン基板(厚み:1mm)表面にダイヤモンドパウダー(平均粒径1μm)で傷つけ処理をした後、エタノールで洗浄、及びエアーブローで乾燥させた基板を用意した。この支持基板を熱フィラメントCVD装置のチャンバー内のステージに設置し、該支持基板温度が1000℃となるように調整した。原料ガスとしてHガスとCHガスの混合ガスを用いて、熱フィラメントCVD法により支持基板上に厚さ200μmのダイヤモンド層を形成し、複合基板を得た。その後、原料ガスの供給を停止し、Hガスのみを供給しながら、支持基板温度を1000℃±20℃を超えない範囲に保持した。この保持温度で、レーザーにより3.5mm×3.5mmのサイズにダイヤモンド層をカットした。レーザーカットによるダイヤモンド層の厚み方向への切り込み量はレーザー焦点位置から算出して平均198μmであった。
[Example 1-1]
As a support substrate, a substrate having a 2 inch φ silicon substrate (thickness: 1 mm) surface was scratched with diamond powder (average particle size 1 μm), washed with ethanol, and dried by air blow was prepared. This support substrate was placed on a stage in the chamber of the thermal filament CVD apparatus, and the temperature of the support substrate was adjusted to 1000 ° C. Using a mixed gas of H 2 gas and CH 4 gas as a raw material gas, a diamond layer having a thickness of 200 μm was formed on a support substrate by a thermal filament CVD method to obtain a composite substrate. Thereafter, the supply of the source gas is stopped while supplying only the H 2 gas, and the supporting substrate temperature was maintained in the range not exceeding 1000 ℃ ± 20 ℃. At this holding temperature, the diamond layer was cut to a size of 3.5 mm × 3.5 mm by a laser. The amount of cut in the thickness direction of the diamond layer by laser cutting was calculated from the laser focal position and averaged 198 μm.

ここで、使用したレーザーは、平均出力10WのNd:YAGレーザーの第二高調波(波長532nm)であり、パルス幅は100psである。レーザーのスキャンにはガルバノミラーとfθレンズを用いた。 Here, the laser used is the second harmonic (wavelength 532 nm) of an Nd: YAG laser having an average output of 10 W, and the pulse width is 100 ps. A galvano mirror and an fθ lens were used for laser scanning.

レーザーカット完了後、基板温度を200℃/hrの冷却速度で室温まで冷却した。チャンバー内を不活性ガスで置換した後にレーザーカット後の複合基板を取り出した。この複合基板に対して、レーザーカットの跡に沿ってダイサーでダイシングした。平均反り量は4μmであり、良品率は83%であった。 After the laser cutting was completed, the substrate temperature was cooled to room temperature at a cooling rate of 200 ° C./hr. After replacing the inside of the chamber with an inert gas, the composite substrate after laser cutting was taken out. The composite substrate was diced with a dicer along the trace of the laser cut. The average amount of warpage was 4 μm, and the non-defective rate was 83%.

[実施例1−2]
2インチφのシリコン基板の代わりに4インチφのシリコン基板(厚み:1mm)を用いた以外は、実施例1と同様にしてレーザーカット後の複合基板を製造し、これをダイシングした。ただし、レーザーカット後の冷却速度は300℃/hrとした。平均反り量は6μmであり、良品率は85%であった。
[Example 1-2]
A laser-cut composite substrate was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a 4-inch φ silicon substrate (thickness: 1 mm) was used instead of the 2-inch φ silicon substrate, and this was diced. However, the cooling rate after laser cutting was set to 300 ° C./hr. The average warpage amount was 6 μm, and the non-defective rate was 85%.

[実施例1−3]
2インチφのシリコン基板の代わりに6インチφのシリコン基板(厚み:1mm)を用いた以外は、実施例1と同様の支持基板を用意した。この支持基板を熱フィラメントCVD装置のチャンバー内のステージに設置し、該支持基板温度が1000℃となるように調整した。原料ガスとしてHガスとCHガスの混合ガスを用いて、熱フィラメントCVD法により支持基板上にダイヤモンド層を形成しながら、3.5mm×3.5mmのサイズにダイヤモンド層をレーザーカットした。形成終了時のダイヤモンド層の厚みは200μmであった。形成中のレーザーカットによるダイヤモンド層の厚み方向への切り込み量は、平均150μmであった。形成終了後に原料ガスの供給を停止し、Hガスのみを供給しながら、支持基板温度を1000℃±20℃を超えない範囲に保持した。この保持温度で、前述のレーザーカットした部位にさらにレーザーカットを施した。後述の複合基板の取り出し後に確認したダイヤモンド層の厚み方向への切り込み量は平均で207μmであり、これにより、ダイヤモンド層を完全に切断するとともに、支持基板の一部にも切り込みを入れた。
[Example 1-3]
A support substrate similar to that in Example 1 was prepared except that a 6-inch φ silicon substrate (thickness: 1 mm) was used instead of the 2-inch φ silicon substrate. This support substrate was placed on a stage in the chamber of the thermal filament CVD apparatus, and the temperature of the support substrate was adjusted to 1000 ° C. Using a mixed gas of H 2 gas and CH 4 gas as the raw material gas, the diamond layer was laser-cut to a size of 3.5 mm × 3.5 mm while forming a diamond layer on the support substrate by the thermal filament CVD method. The thickness of the diamond layer at the end of formation was 200 μm. The amount of cut in the thickness direction of the diamond layer by laser cutting during formation was 150 μm on average. The supply of the source gas is stopped after the completion of forming, while supplying only the H 2 gas, and the supporting substrate temperature was maintained in the range not exceeding 1000 ℃ ± 20 ℃. At this holding temperature, the above-mentioned laser-cut portion was further laser-cut. The amount of cut in the thickness direction of the diamond layer confirmed after taking out the composite substrate described later was 207 μm on average, whereby the diamond layer was completely cut and a part of the support substrate was also cut.

使用したレーザーおよびスキャン方法は実施例1−1と同様である。 The laser and scanning method used are the same as in Example 1-1.

レーザーカット完了後、基板温度を150℃/hrの冷却速度で室温まで冷却した。チャンバー内を不活性ガスで置換した後に複合基板を取り出した。レーザーカットの跡に沿ってダイサーでダイシングした。平均反り量は9μmであり、良品率は80%であった。 After the laser cutting was completed, the substrate temperature was cooled to room temperature at a cooling rate of 150 ° C./hr. After replacing the inside of the chamber with an inert gas, the composite substrate was taken out. Dicing was done with a dicer along the trace of the laser cut. The average warpage amount was 9 μm, and the non-defective rate was 80%.

[実施例1−4]
5mm×5mmのサイズに切削した以外は、実施例1−1と同様にしてレーザーカット後の複合基板を製造し、これをダイシングした。平均反り量は12μmであり、良品率は79%であった。
[Example 1-4]
A composite substrate after laser cutting was manufactured in the same manner as in Example 1-1 except that the size was cut to a size of 5 mm × 5 mm, and the composite substrate was diced. The average amount of warpage was 12 μm, and the non-defective rate was 79%.

[実施例1−5]
10mm×10mmのサイズに切削した以外は、実施例1−1と同様にしてレーザーカット後の複合基板を製造し、これをダイシングした。平均反り量は20μmであり、良品率は75%であった。
[Example 1-5]
A composite substrate after laser cutting was manufactured in the same manner as in Example 1-1 except that it was cut to a size of 10 mm × 10 mm, and this was diced. The average warpage amount was 20 μm, and the non-defective rate was 75%.

[実施例1−6]
2インチφのシリコン基板の代わりに50mm角の窒化アルミニウム基板(厚み:0.64mm)を用いた以外は、実施例1−1と同様にしてレーザーカット後の複合基板を製造し、これをダイシングした。平均反り量は8μmであり、良品率は78%であった。
[Example 1-6]
A laser-cut composite substrate was manufactured in the same manner as in Example 1-1 except that a 50 mm square aluminum nitride substrate (thickness: 0.64 mm) was used instead of the 2-inch φ silicon substrate, and this was diced. did. The average warpage amount was 8 μm, and the non-defective rate was 78%.

[実施例1−7]
2インチφのシリコン基板の代わりに100mm角の窒化アルミニウム基板(厚み:0.64mm)を用いた以外は、実施例1と同様にしてレーザーカット後の複合基板を製造し、これをダイシングした。平均反り量は9μmであり、良品率は75%であった。
[Example 1-7]
A laser-cut composite substrate was produced in the same manner as in Example 1 except that a 100 mm square aluminum nitride substrate (thickness: 0.64 mm) was used instead of the 2-inch φ silicon substrate, and this was diced. The average warpage amount was 9 μm, and the non-defective rate was 75%.

[実施例1−8]
2インチφのシリコン基板の代わりに50mm角の窒化珪素セラミックス基板(厚み:0.64mm)を用いた以外は、実施例1−1と同様にしてレーザーカット後の複合基板を製造し、これをダイシングした。平均反り量は4μmであり、良品率は80%であった。
[Example 1-8]
A laser-cut composite substrate was manufactured in the same manner as in Example 1-1 except that a 50 mm square silicon nitride ceramic substrate (thickness: 0.64 mm) was used instead of the 2-inch φ silicon substrate. Dicing. The average amount of warpage was 4 μm, and the non-defective rate was 80%.

[実施例1−9]
2インチφのシリコン基板の代わりに4インチφのサファイアウェハ(厚み:0.53mm)を用いた以外は、実施例1−1と同様にしてレーザーカット後の複合基板を製造し、これをダイシングした。平均反り量は24μmであり、良品率は78%であった。
[Example 1-9]
A laser-cut composite substrate was manufactured in the same manner as in Example 1-1 except that a 4-inch φ sapphire wafer (thickness: 0.53 mm) was used instead of the 2-inch φ silicon substrate, and this was diced. did. The average warpage amount was 24 μm, and the non-defective rate was 78%.

[実施例1−10]
2インチ−シリコン基板の代わりに100mm角のアルミナ基板(厚み:0.64mm)を用いた以外は、実施例1−1と同様にしてレーザーカット後の複合基板を製造し、これをダイシングした。平均反り量は17μmであり、良品率は81%であった。
[Example 1-10]
A laser-cut composite substrate was produced in the same manner as in Example 1-1 except that a 100 mm square alumina substrate (thickness: 0.64 mm) was used instead of the 2-inch-silicon substrate, and this was diced. The average warpage amount was 17 μm, and the non-defective rate was 81%.

[実施例1−11]
2インチφのシリコン基板の代わりに4インチφのSiCウェハ(厚み:0.5mm)を用いた以外は、実施例1−1と同様の支持基板を用意した。この支持基板をマイクロ波プラズマCVD装置のチャンバー内のステージに設置して、該支持基板温度が1000℃となるように調整した。原料ガスとしてHガスとCHガスの混合ガスを用いて、マイクロ波プラズマCVD法により支持基板上にダイヤモンド層を形成しながら、3.5mm×3.5mmのサイズにダイヤモンド層をレーザーカットした。形成終了時のダイヤモンド層の厚みは200μmであった。形成中のレーザーカットによるダイヤモンド層の厚み方向への切り込み量は、平均170μmであった。形成終了後に原料ガスの供給を停止し、Hガスのみを供給しながら、支持基板温度を1000℃±20℃を超えない範囲に保持した。この保持温度で、前述のレーザーカットした部位にさらにレーザーカットを施した。後述の複合基板の取り出し後に確認したダイヤモンド層の厚み方向への切り込み長は平均で206μmであり、これにより、ダイヤモンド層を完全に切断するとともに、支持基板の一部にも切り込みを入れた。
[Example 1-11]
A support substrate similar to that in Example 1-1 was prepared except that a 4-inch φ SiC wafer (thickness: 0.5 mm) was used instead of the 2-inch φ silicon substrate. This support substrate was installed on a stage in the chamber of the microwave plasma CVD apparatus, and the temperature of the support substrate was adjusted to 1000 ° C. Using a mixed gas of H 2 gas and CH 4 gas as the raw material gas, the diamond layer was laser-cut to a size of 3.5 mm × 3.5 mm while forming a diamond layer on the support substrate by the microwave plasma CVD method. .. The thickness of the diamond layer at the end of formation was 200 μm. The amount of cut in the thickness direction of the diamond layer by laser cutting during formation was 170 μm on average. The supply of the source gas is stopped after the completion of forming, while supplying only the H 2 gas, and the supporting substrate temperature was maintained in the range not exceeding 1000 ℃ ± 20 ℃. At this holding temperature, the above-mentioned laser-cut portion was further laser-cut. The cut length in the thickness direction of the diamond layer confirmed after taking out the composite substrate described later was 206 μm on average, whereby the diamond layer was completely cut and a cut was made in a part of the support substrate.

使用したレーザーは平均出力12WのYb:ファイバーレーザーの第二高調波(波長520nm)、パルス幅は1〜10ps、繰返周波数は100MHzである。レーザーのスキャンにはガルバノミラーとfθレンズを用いた。レーザービームはスキャン可能な視野が狭いため、支持基板をステージごと±25mmを超えない範囲で移動させ、レーザーカットした。プラズマによるレーザー光の減衰が懸念されるため、プラズマを間歇的に駆動した。この繰返周波数は10Hz、デューティ比50%である。 The laser used was a Yb: fiber laser with an average output of 12 W, a second harmonic (wavelength 520 nm), a pulse width of 1 to 10 ps, and a repeat frequency of 100 MHz. A galvano mirror and an fθ lens were used for laser scanning. Since the laser beam has a narrow field of view that can be scanned, the support substrate was moved together with the stage within a range not exceeding ± 25 mm and laser cut. Since there is concern about the attenuation of the laser beam due to the plasma, the plasma was driven intermittently. The repeat frequency is 10 Hz and the duty ratio is 50%.

レーザーカット完了後、基板温度を150℃/hrの冷却速度で室温まで冷却した。チャンバー内を不活性ガス置換した後に複合基板を取り出した。レーザーカットの跡に沿ってダイサーでダイシングした。平均反り量は13μmであり、良品率は82%であった。 After the laser cutting was completed, the substrate temperature was cooled to room temperature at a cooling rate of 150 ° C./hr. After substituting the inside of the chamber with an inert gas, the composite substrate was taken out. Dicing was done with a dicer along the trace of the laser cut. The average warpage amount was 13 μm, and the non-defective rate was 82%.

[実施例1−12]
2インチφのシリコン基板の代わりに50mm角の銅−タングステン合金基板(厚さ:2mm)を用いた以外は、実施例1と同様の支持基板を用意した。この支持基板をマイクロ波プラズマCVD装置のチャンバー内のステージに設置して、該支持基板温度が970℃となるように調整した。原料ガスとしてHガスとCHガスの混合ガスを用いて、マイクロ波プラズマCVD法により支持基板上にダイヤモンド層を形成しながら、3.5mm×3.5mmのサイズにダイヤモンド層をレーザーカットした。形成終了時のダイヤモンド層の厚みは200μmであった。形成中のレーザーカットによるダイヤモンド層の厚み方向への切り込み量は、平均170μmであった。形成終了後に原料ガスの供給を停止し、Hガスのみを供給しながら、支持基板温度を970℃±20℃を超えない範囲に保持した。この保持温度で、前述のレーザーカットした部位にさらにレーザーカットを施した。後述の複合基板の取り出し後に確認したダイヤモンド層の厚み方向への切り込み量は平均で206μmであり、これにより、ダイヤモンド層を完全に切断するとともに、支持基板の一部にも切り込みを入れた。
[Example 1-12]
A support substrate similar to that in Example 1 was prepared except that a 50 mm square copper-tungsten alloy substrate (thickness: 2 mm) was used instead of the 2-inch φ silicon substrate. This support substrate was installed on a stage in the chamber of the microwave plasma CVD apparatus, and the temperature of the support substrate was adjusted to 970 ° C. Using a mixed gas of H 2 gas and CH 4 gas as the raw material gas, the diamond layer was laser-cut to a size of 3.5 mm × 3.5 mm while forming a diamond layer on the support substrate by the microwave plasma CVD method. .. The thickness of the diamond layer at the end of formation was 200 μm. The amount of cut in the thickness direction of the diamond layer by laser cutting during formation was 170 μm on average. The supply of the source gas is stopped after the completion of forming, while supplying only the H 2 gas, and the supporting substrate temperature was maintained in the range not exceeding 970 ℃ ± 20 ℃. At this holding temperature, the above-mentioned laser-cut portion was further laser-cut. The amount of cut in the thickness direction of the diamond layer confirmed after taking out the composite substrate described later was 206 μm on average, whereby the diamond layer was completely cut and a part of the support substrate was also cut.

使用したレーザーは平均出力12WのYb:ファイバーレーザーの第二高調波(波長520nm)、パルス幅は1〜10ps、繰返周波数は100MHzである。レーザーのスキャンにはガルバノミラーとfθレンズを用いた。レーザービームはスキャン可能な視野が狭いため、基板をステージごと±25mmを超えない範囲で移動させ、レーザーカットした。プラズマによるレーザー光の減衰が懸念されるため、プラズマを間歇的に駆動した。この繰返周波数は10Hz、デューティ比50%である。 The laser used was a Yb: fiber laser with an average output of 12 W, a second harmonic (wavelength 520 nm), a pulse width of 1 to 10 ps, and a repeat frequency of 100 MHz. A galvano mirror and an fθ lens were used for laser scanning. Since the laser beam has a narrow field of view that can be scanned, the substrate was moved together with the stage within a range not exceeding ± 25 mm and laser cut. Since there is concern about the attenuation of the laser beam due to the plasma, the plasma was driven intermittently. The repeat frequency is 10 Hz and the duty ratio is 50%.

レーザーカット完了後、基板温度を150℃/hrの冷却速度で室温まで冷却した。チャンバー内を不活性ガスで置換した後に複合基板を取り出した。レーザーカットの跡に沿ってダイサーでダイシングした。平均反り量は10μmであり、良品率は75%であった。 After the laser cutting was completed, the substrate temperature was cooled to room temperature at a cooling rate of 150 ° C./hr. After replacing the inside of the chamber with an inert gas, the composite substrate was taken out. Dicing was done with a dicer along the trace of the laser cut. The average amount of warpage was 10 μm, and the non-defective rate was 75%.

[比較例1−1]
ダイヤモンド層形成後、基板温度を室温(29℃)まで低下させてレーザーカットを実施した以外は実施例1−1と同様にしてレーザーカット後の複合基板を製造し、これをダイシングした。平均反り量は37μmであり、良品率は23%であった。
[Comparative Example 1-1]
After forming the diamond layer, a composite substrate after laser cutting was produced in the same manner as in Example 1-1 except that the substrate temperature was lowered to room temperature (29 ° C.) and laser cutting was performed, and this was diced. The average warpage amount was 37 μm, and the non-defective rate was 23%.

[比較例1−2]
ダイヤモンド層形成後、基板温度を500℃まで低下させてレーザーカットを実施した以外は実施例1−1と同様にしてレーザーカット後の複合基板を製造し、これをダイシングした。平均反り量は30μmであり、良品率は35%であった。
[Comparative Example 1-2]
After forming the diamond layer, a composite substrate after laser cutting was produced in the same manner as in Example 1-1 except that the substrate temperature was lowered to 500 ° C. and laser cutting was performed, and this was diced. The average warpage amount was 30 μm, and the non-defective rate was 35%.

[比較例1−3]
ダイヤモンド層形成後、基板温度を室温(27℃)まで低下させてレーザーカットを実施した以外は実施例1−3と同様にしてレーザーカット後の複合基板を製造した。しかしながら、レーザーカット中にダイヤモンド層が破砕し、良品を得ることができなかった。
[Comparative Example 1-3]
After forming the diamond layer, a composite substrate after laser cutting was produced in the same manner as in Examples 1-3 except that the substrate temperature was lowered to room temperature (27 ° C.) and laser cutting was performed. However, the diamond layer was crushed during the laser cutting, and a good product could not be obtained.

実施例1−1〜1−12および比較例1−1〜1−3について、支持基板のサイズ・材質、カット温度(レーザーカットする際の支持基板温度)、カットサイズ、ダイシング後の複合基板の平均反り量、良品率を表1に示す。

Figure 2020200194
Regarding Examples 1-1 to 1-12 and Comparative Examples 1-1 to 1-3, the size and material of the support substrate, the cut temperature (support substrate temperature at the time of laser cutting), the cut size, and the composite substrate after dicing. Table 1 shows the average warpage amount and the non-defective product rate.
Figure 2020200194

表1中、「―」は未測定を表す。 In Table 1, "-" indicates unmeasured.

本実施例より、支持基板上へのダイヤモンド層の形成時と略同一温度でレーザーカットを施した場合、良好な良品率を示すことがわかった。また、複合基板を種々のサイズに加工する場合においても、本発明の方法によれば、反りの抑制、ダイシング時の割れや欠けの低減などによって、良好な良品率を示すことが明らかとなった。また、実施例1−3、1−11、1−12から、支持基板上にダイヤモンド層を形成しながらレーザーカットを行っても良好な良品率を示すことが明らかとなった。これにより、支持基板上にダイヤモンド層を形成してからレーザーカットを行う場合と比べて製造時間を短縮することが可能であることが示された。 From this example, it was found that when the laser cut was performed at substantially the same temperature as when the diamond layer was formed on the support substrate, a good non-defective rate was exhibited. Further, it has been clarified that even when the composite substrate is processed into various sizes, the method of the present invention shows a good non-defective rate by suppressing warpage and reducing cracks and chips during dicing. .. Further, from Examples 1-3, 1-11, and 1-12, it was clarified that a good non-defective rate was exhibited even when laser cutting was performed while forming a diamond layer on the support substrate. As a result, it was shown that the production time can be shortened as compared with the case where the diamond layer is formed on the support substrate and then the laser cut is performed.

2.原料ガスの種類の違いによるダイヤモンドの成長速度の評価 2. 2. Evaluation of diamond growth rate due to different types of raw material gas

[実施例2−1]
本実施例では、マイクロ波プラズマCVD装置を用いた。また、原料ガスとしては、Hガス、CHガス、及びNFガスを用いた。また、基板としては、Si基板表面にダイヤモンドパウダー(平均粒径1μm)で傷つけ処理をした後、エタノールで洗浄、及びエアーブローで乾燥させた基板を用いた。
[Example 2-1]
In this example, a microwave plasma CVD apparatus was used. Further, as the raw material gas, H 2 gas, CH 4 gas, and NF 3 gas were used. As the substrate, a substrate was used in which the surface of the Si substrate was scratched with diamond powder (average particle size 1 μm), washed with ethanol, and dried by air blow.

まず、上記の前処理を施したSi基板を、チャンバー内の基板用ホルダーに設置し、該
チャンバー内を真空状態とした。この時、該チャンバー内の圧力を約1Pa程度とした。
First, the Si substrate subjected to the above pretreatment was placed in a substrate holder in the chamber, and the inside of the chamber was evacuated. At this time, the pressure in the chamber was set to about 1 Pa.

次に、チャンバー内へガス供給口よりHガスを流入させ、Hガス流入後にマイクロ波発振器よりマイクロ波を発生させ、該チャンバー内にプラズマを発生させた。プラズマ発生後、Hガスの流入量、チャンバー内の圧力、及び投入電力を増加させ、最終的にマイクロ波発生器への投入電力が5500W、H2ガスの流入量が480sccm、チャンバー内の圧力が10.7kPaとなるようにした。 Next, H 2 gas was flowed into the chamber from the gas supply port, and after the H 2 gas flowed in, microwaves were generated from the microwave oscillator to generate plasma in the chamber. After the plasma generation, inflow of H 2 gas, the pressure in the chamber, and increase the input power, eventually input power to the microwave generator 5500 W, the flow amount of H2 gas is 480 sccm, the pressure in the chamber It was set to 10.7 kPa.

次に、チャンバー内へCHガスを20sccm、NFガスを流入させ、各種ガスを流入させたまま約4時間維持した。なお、この時のSi基板の温度は約1000℃程度であった。上記時間経過後、Si基板上にダイヤモンドが成長したサンプルを得た。また、NFガスの流入量は表2に記載した。 Next, 20 sccm of CH 4 gas and NF 3 gas were flowed into the chamber, and the chamber was maintained for about 4 hours with various gases flowing. The temperature of the Si substrate at this time was about 1000 ° C. After the lapse of the above time, a sample in which diamond was grown on the Si substrate was obtained. The inflow of NF 3 gas is shown in Table 2.

[比較例2−1]
N源ガスを使用しない他は、実施例2−1と同様の方法でサンプルを得た。
[Comparative Example 2-1]
Samples were obtained in the same manner as in Example 2-1 except that the N source gas was not used.

[比較例2−2]
N源ガスとしてHとNの混合ガス(H:N=98vol%:2vol%、表1では「H−N」と記載)を用い、Nガスの流入量を表2に記載した通りとした他は、実施例2−1と同様の方法でサンプルを得た。
[Comparative Example 2-2]
A mixed gas of H 2 and N 2 (H 2 : N 2 = 98 vol%: 2 vol%, described as "H-N" in Table 1) is used as the N source gas, and the inflow amount of the N 2 gas is shown in Table 2. Samples were obtained in the same manner as in Example 2-1 except as described above.

[比較例2−3]
N源ガスとしてNを用い、Nガスの流入量を表2に記載した通りとした他は、実施例2−1と同様の方法でサンプルを得た。
[Comparative Example 2-3]
A sample was obtained in the same manner as in Example 2-1 except that N 2 was used as the N source gas and the inflow amount of the N 2 gas was as shown in Table 2.

[比較例2−4]
N源ガスとしてNHを用い、NHガスの流入量を表2に記載した通りとした他は、実施例2−1と同様の方法でサンプルを得た。
[Comparative Example 2-4]
A sample was obtained in the same manner as in Example 2-1 except that NH 3 was used as the N source gas and the inflow amount of the NH 3 gas was as shown in Table 2.

得られた各サンプルについて、以下の方法でダイヤモンドを確認した。また、ダイヤモンドの成長速度を算出し、表2及び図1に示した。 Diamonds were confirmed for each of the obtained samples by the following method. In addition, the growth rate of diamond was calculated and shown in Table 2 and FIG.

(合成ダイヤモンドの評価)
invia顕微ラマン分光装置(レニショー社製)を用いて、得られた各サンプルのラマンスペクトルを測定した。評価は、532nmのレーザー光をサンプルに照射し、ダイヤモンドに由来する1333cm−1のピークを検出可能か否かで行った。測定の結果、実施例2−1及び比較例2−1〜2−4のいずれもダイヤモンド膜が確認された。
(Evaluation of synthetic diamond)
The Raman spectrum of each obtained sample was measured using an invia microscopic Raman spectrometer (manufactured by Renishaw). The evaluation was performed by irradiating the sample with a laser beam of 532 nm and determining whether or not a peak of 1333 cm- 1 derived from diamond could be detected. As a result of the measurement, a diamond film was confirmed in both Example 2-1 and Comparative Examples 2-1 to 2-4.

(ダイヤモンドの成長速度)
まず、得られたダイヤモンド膜の断面を電子顕微鏡により観察し、膜厚を測定した。次に、ダイヤモンドの合成にかかった時間(CHガスの流入開始から流入を終えるまでの時間)で膜厚を割ることにより、単位時間あたりの成長速度(μm/h)を算出した。
(Diamond growth rate)
First, the cross section of the obtained diamond film was observed with an electron microscope, and the film thickness was measured. Next, the growth rate (μm / h) per unit time was calculated by dividing the film thickness by the time required for diamond synthesis (the time from the start of the inflow of CH 4 gas to the end of the inflow).

Figure 2020200194
Figure 2020200194

表2中、N/Cは、下記式に従って算出される(図1についても同様である。):
N/C = [(N源ガス流量×N源ガス1分子あたりのN原子の数)/(C源ガス流量×C源ガス1分子あたりのC原子の数)]×10
In Table 2, N / C is calculated according to the following formula (the same applies to FIG. 1):
N / C = [(N source gas flow rate × number of N atoms per molecule of N source gas) / (flow rate of C source gas × number of C atoms per molecule of C source gas)] × 10 6 .

以上より、供給するN原子とC原子の比(表2及び図1中では「N/C」と記載)が同程度の場合、実施例2−1のダイヤモンドの成長速度が最も高いことがわかった。また、比較例2−3及び比較例2−4より、実施例2−1と同程度の成長速度を得る為には、約3倍以上のN/Cにする必要があることがわかる。すなわち、NFガスは従来のN源ガスよりも少量で、成長速度を高めることが可能であることが明らかとなった。
From the above, it was found that the growth rate of diamond in Example 2-1 was the highest when the ratio of supplied N atoms to C atoms (described as "N / C" in Table 2 and FIG. 1) was about the same. It was. Further, from Comparative Examples 2-3 and 2-4, it can be seen that in order to obtain the same growth rate as that of Example 2-1 it is necessary to increase the N / C to about 3 times or more. That is, it was clarified that the amount of NF 3 gas was smaller than that of the conventional N source gas, and the growth rate could be increased.

Claims (9)

以下の各工程を含む、ダイヤモンド基板の製造方法。
支持基板上にダイヤモンド層を形成して複合基板とする、形成工程;
複合基板を、形成工程における支持基板と略同一温度下で加工して被加工基板とする、加工工程;
被加工基板から支持基板を分離して、ダイヤモンド層からなるダイヤモンド基板を得る、分離工程。
A method for manufacturing a diamond substrate, which includes the following steps.
A forming process in which a diamond layer is formed on a support substrate to form a composite substrate;
A processing process in which a composite substrate is processed at substantially the same temperature as the support substrate in the forming process to obtain a substrate to be processed;
A separation process in which a support substrate is separated from a substrate to be processed to obtain a diamond substrate composed of a diamond layer.
形成工程をCVD法により行う、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the forming step is performed by a CVD method. 形成工程を500〜1300℃の支持基板温度で行う、請求項1または2に記載の方法。 The method according to claim 1 or 2, wherein the forming step is performed at a support substrate temperature of 500 to 1300 ° C. 加工工程における加工温度が、形成工程における支持基板温度に対して±200℃以内である、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the processing temperature in the processing process is within ± 200 ° C. with respect to the support substrate temperature in the forming process. 加工工程における加工温度が、形成工程における支持基板温度に対して±50℃以内である、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the processing temperature in the processing process is within ± 50 ° C. with respect to the support substrate temperature in the forming process. 加工として、複合基板のダイヤモンド層もしくはダイヤモンド層と支持基板の両方に、少なくともレーザーカットを施す、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 5, wherein at least laser cutting is performed on the diamond layer or both the diamond layer and the support substrate of the composite substrate as processing. 支持基板の材質が、グラファイト、ダイヤモンド、シリコン、炭化珪素、窒化アルミニウム、サファイア、銅、ニッケル、窒化珪素、アルミナ、モリブデン、ニオブ、タングステン、アルミニウム、チタンおよび酸化ガリウムからなる群より選ばれる少なくとも一種である、請求項1〜6のいずれかに記載の方法。 The material of the support substrate is at least one selected from the group consisting of graphite, diamond, silicon, silicon carbide, aluminum nitride, sapphire, copper, nickel, silicon nitride, alumina, molybdenum, niobium, tungsten, aluminum, titanium and gallium oxide. The method according to any one of claims 1 to 6. 形成工程において、ダイヤモンド層を形成するための原料ガスとして、水素、炭素原子を含むガス、NFガスの混合ガスを用い、
該原料ガスが、該原料ガスの全量に対して水素を50〜99.99vol%、該水素に対して、炭素原子を含むガスを0.01〜50vol%、及び該炭素原子を含むガスに対して、NFガスを0.001〜1vol%含有する、請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
In the forming step, a mixed gas of hydrogen, a gas containing carbon atoms, and an NF 3 gas is used as a raw material gas for forming the diamond layer.
The raw material gas contains 50 to 99.99 vol% of hydrogen with respect to the total amount of the raw material gas, 0.01 to 50 vol% of gas containing carbon atoms with respect to the hydrogen, and gas containing the carbon atoms. The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the method contains 0.001 to 1 vol% of NF 3 gas.
以下の各工程を含む、ダイヤモンド層と支持基板とを備える被加工基板の製造方法。
支持基板上にダイヤモンド層を形成して複合基板とする、形成工程;
複合基板を、形成工程における支持基板と略同一温度下で加工して被加工基板とする、加工工程。

A method for manufacturing a substrate to be processed, which includes a diamond layer and a support substrate, including the following steps.
A forming process in which a diamond layer is formed on a support substrate to form a composite substrate;
A processing process in which a composite substrate is processed at substantially the same temperature as the support substrate in the forming process to obtain a substrate to be processed.

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